立方晶系的烧绿石型透明陶瓷是在探索新型无机闪烁体背景下出现的一种新材料,其不仅具有立方结构、宽的固溶范围、高折射率、高有效原子序数,而且具有相稳定、抗腐蚀、射线吸收能力强等优良特性,也是较为理想的稀土掺杂基质材料,在光学照相、闪烁体基质、固态激光材料等领域具有潜在应用前景。本论文采用了燃烧法和溶剂热法合成Gd₂Zr₂O₇纳米粉体,粉体经过成型和真空烧结后,在相对较低的烧结温度下获得具有较高光学质量的Gd₂Zr₂O₇透明陶瓷。最后以Gd₂Zr₂O₇透明陶瓷为基质材料,探索Nd³⁺和Sm³⁺离子的发光可能性及规律。具体研究结果如下:首先采用燃烧法制备出了分散性良好、烧结活性高的Gd₂Zr₂O₇纳米粉体。粉体最佳的煅烧温度为1200℃,粉体粒径约为80 nm。采用真空烧结在1825℃制备出了致密性和透过率最高的Gd₂Zr₂O₇透明陶瓷,陶瓷晶粒尺寸约为80μm。Gd₂Zr₂O₇透明陶瓷在800 nm⁵μm波长范围内具有高的透过率,且在1300 nm处透过率最高可达到77.3%。采用溶剂热法制备出了Gd₂Zr₂O₇纳米粉体,在800℃煅烧的纳米粉体表现出较好的分散性和烧结活性,粉体的粒径约为15 nm。在1800℃下真空烧结的样品表现出最大的致密性和透过率,相对密度为99.4%,透过率在800 nm处可达72.3%.通过燃烧法和真空烧结制备出了Gd_2-x-x Nd_x Zr₂O₇（x=0.4-2.0）粉体和透明陶瓷。所有粉体表现为缺陷萤石结构,经过烧结后转变成烧绿石结构。所有陶瓷样品都表现出属于Nd³⁺离子的特征吸收峰,且x=0.4的样品具有最高的透过率,在1000 nm可达78%。且样品在808 nm波长的激光激发下,在520 nm和1067 nm观察到较强的发射峰,但是却无法测量相应的荧光寿命。因此制备了Nd:Gd₂Zr₂O₇(Nd³⁺离子掺杂量为1%¹0%)粉体和透明陶瓷。粉体表现为缺陷萤石结构,陶瓷转变成烧绿石结构。7%的样品表现出最高透过率,在950 nm处可达71%。通过激发和吸收光谱确定样品在808 nm激发下,在1062 nm处有较强的发光,其寿命约为0.6μs,且未发现浓度淬灭现象。通过燃烧法和真空烧结制备了Sm³⁺离子掺杂Gd₂Zr₂O₇纳米粉体和透明陶瓷,当Sm³⁺离子掺杂量为1%³%时,粉体为缺陷萤石结构,粒径约为30 nm。经过烧结后陶瓷转变成烧绿石结构,且随着Sm³⁺离子掺杂浓度增加,衍射峰向低角度偏移。3%的样品最有最大透过率,在1000 nm可达74.7%。所有样品都具有类似的吸收峰,且随着Sm³⁺离子掺杂浓度增加而加强。在404 nm激发下可以观察到4个主要发射峰,其中615 nm波长处发射峰强度最大,说明样品可以被紫外光有效激发,发射出橙红色光。所有样品在404 nm激发和615 nm处的荧光寿命为毫秒级,且掺杂浓度到达10%时,出现浓度猝灭。